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2019-2020年高中物理 3.1 電磁振蕩教案 教科版選修3-4 一、 學(xué)習(xí)電磁振蕩和電磁波的重要性。 1 K 2 ε C L G 二、 新課內(nèi)容： 1、實(shí)驗(yàn)右圖所示。將電鍵K扳到1，給電容器充電，然后 將電鍵扳到2，此時(shí)可以見(jiàn)到G表的指針來(lái)回?cái)[動(dòng)。 2、總結(jié)：能產(chǎn)生大小和方向都都作周期發(fā)生變化的電流叫 振蕩電流。能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。 其中最簡(jiǎn)單的振蕩電路叫LC回路。 3、振蕩電流是一種交變電流，是一種頻率很高的交變電流，它無(wú)法用線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，只能是由振蕩電路產(chǎn)生。 4、那么振蕩電路中的交變電流有一些什么樣的性質(zhì)： — 甲 乙 丙 丁 戊 （1）介紹振蕩電路中交變電流的一些重要性質(zhì)： 對(duì)應(yīng)的電流圖像 i 0 T t 對(duì)應(yīng)電容器所帶的電量q q 0 T t （2）電路分析： 甲圖： 電場(chǎng)能達(dá)到最大，磁場(chǎng)能為零，電路感應(yīng)電流i=0 甲→乙： 電場(chǎng)能↓，磁場(chǎng)能↑，電路中電流i↑，電路中電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，叫放電過(guò)程。 乙圖： 磁場(chǎng)能達(dá)到最大，電場(chǎng)能為零，電路中電流I達(dá)到最大。 乙→丙： 電場(chǎng)能↑，磁場(chǎng)能↓，電路中電流i↓，電路中電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，叫充電過(guò)程。 丙圖： 電場(chǎng)能達(dá)到最大（與甲圖的電場(chǎng)反向），磁場(chǎng)能為零，電路中電流為零。 丙→?。?電場(chǎng)能↓，磁場(chǎng)能↑，電路中電流i↑，電路中電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，叫放電過(guò)程。 丁圖： 磁場(chǎng)能達(dá)到最大，電場(chǎng)能為零，回路中電流達(dá)到最大（方向與原方向相反）， 丁→戊：電場(chǎng)能↑，磁場(chǎng)能↓，電路中電流i↓，電路中電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，叫充電過(guò)程。 戊與甲是重合的，從而振蕩電路完成了一個(gè)周期。 綜述： ① 充電完畢（充電開(kāi)始）：電場(chǎng)能達(dá)到最大，磁場(chǎng)能為零，回路中感應(yīng)電流i=0。 ② 放電完畢（放電開(kāi)始）：電場(chǎng)能為零，磁場(chǎng)能達(dá)到最大，回路中感應(yīng)電流達(dá)到最大。 ③ 充電過(guò)程：電場(chǎng)能在增加，磁場(chǎng)能在減小，回路中電流在減小，電容器上電量在增加。從能量看：磁場(chǎng)能在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化。 ④ 放電過(guò)程：電場(chǎng)能在減少，磁場(chǎng)能在增加，回路中電流在增加，電容器上的電量在減少。從能量看：電場(chǎng)能在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化。 B a b C 歸納：在振蕩電路中產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程中，電容器極板上的電荷，通過(guò)線圈的電流，以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場(chǎng)和電場(chǎng)都發(fā)生周期性變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。 例題1、在LC振蕩電路中，某時(shí)刻若磁場(chǎng)B正在增加， 則電容器處于____放_(tái)__電狀態(tài), 電流方向?yàn)開(kāi)___a→b ____, 電場(chǎng)能正在__減小___, 磁場(chǎng)能正在____增加____, 能量轉(zhuǎn)變狀態(tài)為_(kāi)__電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化____, i t 0 t1 t0 t2 t3 t4 電容器上板帶___正___電。 例題2、在LC的回路中，電流i——t的關(guān)系如圖所示， ①若規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，說(shuō)明t0時(shí)刻電路中 能量變化情況，及電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能、充放電等情況。 ②（ACD）下列分析情況正確的是： A、 t1時(shí)刻電路的磁場(chǎng)能正在減小。 B、t1→t2時(shí)間電路中的電量正在不斷減少。 C、t2→t3時(shí)間電容器正在充電。 D、t4時(shí)刻電容中的電場(chǎng)能最小。 例題3、在LC振蕩電路中，當(dāng)電容器放電完畢瞬間，電路中的電流為_(kāi)__最大____, 線圈兩端的電壓為_(kāi)_零____ 例題4、在LC回路中，當(dāng)振蕩電流為零時(shí)，則電容器開(kāi)始___放電_____, 電容器的電量將____減少____, 電容器中的___電場(chǎng)能__達(dá)到最大, __磁場(chǎng)能__為零。 5、阻尼振蕩與無(wú)阻尼振蕩。 （1）阻尼振蕩：在振蕩電路中由于能量被逐漸消耗，振蕩電路中的電流要逐漸減小，直到最后停下來(lái)。 （2）無(wú)阻尼振蕩：在電磁振蕩的電路中，如果沒(méi)有能量損失，振蕩應(yīng)該永遠(yuǎn)地持續(xù)下去， 電路中振蕩電流的振幅應(yīng)該永遠(yuǎn)保持不變，這種振蕩叫無(wú)阻尼振蕩 l LC回路與簡(jiǎn)諧振動(dòng)的類比 LC回路 簡(jiǎn)諧振動(dòng) 1） 給電容器充電 1）外力把m拉離平衡位置做功 2） 電容C 2）彈性系數(shù)k（或單擺的l） 3） 電感L（相當(dāng)于慣性） 3）振動(dòng)質(zhì)量m（慣性） 4） 電荷Q 4）位移X 5） 電流I 5）速度V 6） 電場(chǎng)能E電 6）勢(shì)能Ep 7） 磁場(chǎng)能E磁 7）動(dòng)能Ek 教學(xué)流程圖： 總結(jié)出振蕩電路和振蕩電流的定義。 分析振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程（分析Q和I的變化和關(guān)系；分析 E電和E磁之間的轉(zhuǎn)化） 總結(jié)分析電路的依據(jù) 概括出無(wú)阻尼振蕩和阻尼振蕩的兩個(gè)概念 將LC回路與簡(jiǎn)諧振動(dòng)進(jìn)行類比 做練習(xí)以鞏固所學(xué)知識(shí) 演示LC電磁振蕩的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生觀察電流的變化和特點(diǎn) 通過(guò)舉例引入新課